Uhinak: Propietateak eta Fenomenoak

Uhin-Higidura

Uhin-higidura energiaren transmisio era bat da, perturbazio baten bidez burutakoa, baina materiaren garraio netorik gabekoa. Espazioan hedatzen den perturbazio horri uhina deritzo.

Motak

Hedapen Ingurunearen Arabera

• Uhin Mekanikoak: Izaera mekanikoa duen perturbazio baten hedapena ingurune material elastiko batean zehar gertatzen da. Adibidez, soka batean eratzen direnak, likidoen gainazalekoak eta soinua.
• Uhin Elektromagnetikoak: Energia elektromagnetikoaren transmisioa gertatzen da, bi eremu oszilakorren (elektrikoa eta magnetikoa) hedapenaren bidez, ingurune materialaren premiarik gabe. Adibidez, erradiazio elektromagnetiko guztiak (argia, X izpiak, irrati uhinak, izpi kosmikoak...).

Hedapen Norabidearen Arabera

• Zeharkako Uhinak: Uhinaren hedapen-norabidea perturbaturiko ingurunean sorrarazten duen oszilazioaren norabidearen perpendikularra da. Uhin elektromagnetikoak zeharkakoak dira, baita soka batekoak edota uraren gainazalekoak ere.
• Luzetarako Uhinak: Uhinaren hedapen-norabidea perturbaturiko ingurunean sorrarazten duen oszilazioaren norabide bera da. Adibidez, malguki batean sortzen direnak espirak konprimitzen direnean eta soinua.

Ekuazioa

Uhin-funtzioak, y, inguruneko puntu bakoitzeko elongazioa adierazten du denboraren funtzioan. Hasierako denbora t=0 hartuz eta hasierako fasea nulua izanik:

y(x,t)=A sin[2π(t/T-x/λ)] edo y(x,t)=A sin(ωt-kx)

Magnitude Bereziak

• Hedapen-abiadura (v): Uhina transmititzen deneko distantziaren eta horretarako behar izandako denboraren arteko zatidura (m/s). v=λ·f
• Periodoa (T): Uhin-luzera bati dagokion distantzian hedatzeko behar duen denbora edo perturbaturiko edozein puntuk oszilazio osoa burutzeko behar duen denbora (s).
• Uhin-luzera (λ): Bibrazio-egoera berean dauden ondoz ondoko bi punturen arteko distantzia minimoa (m).
• Anplitudea (A): Oszilazioan inguruneko partikulek duten elongazio maximoa (m).

Uhinen Islapena

Uhinetan izpiek adierazten dute energia hedatzen den norabidea eta uhin fronteekiko perpendikularrak dira beti. Islapenean uhina desbideratzen da hedatzen ari zen ingurunean. Islapenean abiadura, uhin luzera eta maiztasuna konstante dira.

Errefrakzioa

Errefrakzioan uhina desbideratzen da beste ingurune batera pasatzerakoan. Errefrakzioan abiadurak ezberdinak dira eta maiztasuna konstantea da, beraz uhin luzera ere aldatzen da.

Islapen Legeak

1. Eraso izpia, normala eta islapen izpia plano berdinean daude.
2. Eraso angelua (eraso izpiak eta normalak osatzen dutena) eta islapen angelua (islapen izpiak eta normalak osatzen duena) berdinak dira.

Errefrakzio Legeak

1. Eraso izpia, normala eta errefraktatutako izpia plano berdinean daude.
2. Eraso angeluak (eraso izpiak eta normalak osatzen dutena) eta errefraktatutako angeluak (errefraktatutako izpiak eta normalak osatzen duena) zera betetzen dute: sin(e)/sin(r)=v1/v2

Errefrakzio Indizea

Argiari dagokionez, ingurune baten errefrakzio-indize absolutua (n) argiak hutsean duen hedapen-abiaduraren (c) eta ingurune horretan duen hedapen-abiaduraren arteko erlazioa da: n=c/v

Snell-en ekuazioa: n1·sin(e)=n2·sin(r)

Muga Angelua

Argia ingurune batetik errefrakzio indize txikiagoko beste ingurune batera pasatzean (abiadura handiagoa duen ingurune batera) gertatzen da. Eraso angelu jakin batean (muga angeluan) errefrakzio angelua r=90°-koa da. Eraso angelu hori handiagoa bada, argi guztia islatu egiten da (islapen osoa). sin(L)=n2/n1=n21

(Irudia: Erabateko islapenaren adibidea zuntz optikoan)

Uhin Geldikorrak

Uhin harmoniko geldikorrak sortzen dira bi uhin, maiztasun, anplitude eta abiadura berdinak dituztenak, baina kontrako noranzkoan gainjartzen direnean norabide berdinean.

Gainezarmen Printzipioa

Ingurune batean hedatzen ari diren bi uhinen eragina aldi berean jasaten duen puntuak duen bibrazioa uhin bakoitzaren eraginez, zeinek bere aldetik, izango lituzkeen bibrazioen batura da.

Uhin Geldikorren Ekuazioa

y=2A·cos(kx)·sin(ωt)

Uhin geldikorra harmonikoa da, osagaien maiztasun berekoa, eta bere anplitudea (A) denborarekiko independentea da, baina sinusoildalki aldatzen da x abszisaren funtzioan.

Gainezartzen diren uhinak bakarka aztertzean puntu guztiek anplitude berberarekin bibratzen dutela ikus daiteke. Baina gainezartzean sortzen den uhin geldikorraren puntu bakoitzaren anplitudea jatorriarekiko duten posizioaren arabera dago. Puntu batzuk jatorrizko anplitudearen bikoitzarekin bibratzen dute (sabelak) eta beste batzuk geldi daude (nodoak).